C语言·贪吃蛇游戏（上）

1. 游戏任务

使用C语言在Windows环境的控制台中模拟实现小游戏贪吃蛇

游戏中要包含以下功能：

1. 贪吃蛇地图绘制

2. 贪吃蛇上下左右移动和吃食物

3. 蛇撞墙，或撞到自身死亡

4. 计算得分

5. 蛇身加速、减速

6. 暂停游戏

2. Win32 API 介绍

Windows是一种多作业的操作系统(同时进行多个任务进程)，它除了协调应用程序的执行、分配内存、管理资源之外。它还是一个很大的服务中心，服务中心有很多函数接口，我们可以通过调用这些函数或者说是服务，来帮助应用程序达到开启视窗、描绘图形、使用周边设备等功能。由于这些服务的对象是应用程序，所以我们把这些服务称为 Application Programming Interface (应用程序编程接口) 简称API函数

2.1 控制台程序(Console)

首先操作系统是win11的朋友们要注意了，我们运行程序的时候弹出的那个黑色窗口不是控制台，而是win11新提供的终端窗口，在终端窗口中是不能实现控制台程序中的一些功能的

上面这个窗口就是终端窗口，下面我们讲解如何改成控制台窗口

鼠标放到下箭头上，然后选择设置

在启动中选择Windows控制台主机，并保存

下次再运行起来的就是控制台窗口了

下面我们介绍两个控制台程序命令：

2.1.1 设置控制台的大小

mode con cols=100 lines=30

当我们把这段命令敲到cmd里头之后就会发现窗口的大小改变了

cols 控制的是列，lines 控制的是行，现在我们就可以根据喜好控制游戏窗口的大小了

2.1.2 设置控制台的名字

title 贪吃蛇

现在可以注意到，控制台窗口的名字变成了贪吃蛇

2.1.3 system()函数

上面我们是在cmd中进行的操作，那么我们如何把这些操作写进C程序中呢，这时就用到了system函数，system函数就相当于帮你把内容输入到控制台中了，这个函数需要引用头文件<stdlib.h>

int system (const char* command);

官网链接：system - C++ Reference

上面我们展示了一下使用的效果，我们将窗口大小和名字都修改了，但是我在最后输入了一个pause暂停的语句，这是因为如果不暂停的话程序就直接结束了，紧接着刚刚输入的这些命令就失效了，那我们就看不到效果了。

2.2 控制台屏幕上的坐标 COORD

COORD 是Windows API中定义的一个结构体，表示一个字符在控制台屏幕缓冲区上的坐标，坐标系原点(0,0)位于缓冲区的顶部左侧单元格

COORD的类型声明差不多长这个样子：

为啥说差不多呢，因为在真正的声明中short是大写的，因为它前面给重命名了，但是其实这些我们都不必关注。

下面说一下如何使用这个结构体，首先要引用头文件<Windows.h>，然后搞一个 COORD 类型变量赋值就行

2.3 控制台的操作以及光标控制

2.3.1 GetStdHandle

GetStdHandle 是一个Windows API函数，它用于从一个特定的标准设备 (标准输入、标准输出或标准错误) 中取得一个句柄(用来标识不同设备的数值)，使用对应的句柄可以操作对应的设备。下面我们展示一下这个函数的声明：

HANDLE GetStdHandle( DWORD nStdHandle );

官网资料：GetStdHandle 函数 - Windows Console | Microsoft Learn

这个参数的类型 DWORD 看起来很迷，但其实这个参数就3种输入情况

本节我们主要是用这个函数来获取控制台的标准输出句柄，以此来控制控制台上输出的东西，其实说白了就是把光标隐藏掉，因为如果不隐藏的话，光标在那里一直闪，很影响游戏画面的美观性。

当我们使用这个函数的时候要先定义一个HANDLE类型的参数，其实HANDLE就是一个被typedef了的 void* 类型名。当然像这种API函数都要引用头文件<Windows.h>，后面再有用到API函数的时候我就不赘述引用头文件了。

2.3.2 GetConsoleCursorInfo

检索有关指定控制台屏幕缓冲区的光标大小和可见性的信息

                        BOOL WINAPI GetConsoleCursorInfo(
          HANDLE               hConsoleOutput,
  PCONSOLE_CURSOR_INFO lpConsoleCursorInfo
                        );

官网资料：GetConsoleCursorInfo 函数 - Windows Console | Microsoft Learn

PCONSOLE_CURSOR_INFO 是指向 CONSOLE_CURSOR_INFO 结构的指针，该指针接收有关主机游标(光标)的信息。

2.3.3 CONSOLE_CURSOR_INFO

这个结构体包含有关控制台光标的信息

                        typedef struct _CONSOLE_CURSOR_INFO {
                                DWORD dwSize;
                                BOOL bVisible;
                        } CONSOLE_CURSOR_INFO, *PCONSOLE_CURSOR_INFO;

官网资料：CONSOLE_CURSOR_INFO 结构 - Windows Console | Microsoft Learn

dwSize 是由光标填充的字符单元格的百分比。此值介于1-100之间。光标外观会发生变化，从0到100是光标从最下面一直上长到最上面，最后填充满整个字符单元格。

bVisible 是游标的可见性，一个布尔类型变量。如果光标可见，此成员为true，不可见为false

我们现在用一下GetConsoleCursorInfo函数，把控制台中的光标信息存放到cursor_info结构体中，观察光标信息cursor_info中的值，其中dwSize是25，对应着光标占25%的字符单元格，bVisible是1，对应着 true 可见的。后面那个圈出来的光标是我自己点出来的，像那样的光标就是dwSize=100的光标。

2.3.4 SetConsoleCursorInfo

设置指定控制台屏幕缓冲区的光标的大小和可见性

                BOOL WINAPI SetConsoleCursorInfo(
                        HANDLE hConsoleOutput,
                        const CONSOLE_CURSOR_INFO *lpConsoleCursorInfo
                );

官网资料：SetConsoleCursorInfo 函数 - Windows Console | Microsoft Learn

我们可以用访问并改变结构体cursor_info的成员，然后再用SetConsoleCursorInfo，把改变后的信息交给程序。像这里我就把光标的dwSize改成了50，现在它看起来比25的时候高了不少。

但是我们的主要任务是要隐藏光标，所以我们要修改光标的可见性，当然，在使用布尔类型时要注意引用头文件<stdbool.h>

2.3.5 SetConsoleCursorPosition

设置指定控制台屏幕缓冲区中的光标位置，我们将想要设置的光标信息放在COORD类型的pos中，调用SetConsoleCursorPosition函数将光标位置设置到指定的位置。

                BOOL WINAPI SetConsoleCursorPosition(
                        HANDLE hConsoleOutput,
                        COORD pos
                );

官网资料：SetConsoleCursorPosition 函数 - Windows Console | Microsoft Learn

一顿操作之后你就会发现，hello world并不是从左上角的(0,0)开始打印了，而是从我设置好的光标位置开始打印的了。

当然为了后续方便使用，我们可以把这一坨封装到一个函数里头去。

2.3.6 GetAsyncKeyState

获取按键情况，GetAsyncKeyState的函数原型如下：

                SHORT GetAsyncKeyState(
                        int vKey
                );

官网资料：GetAsyncKeyState function (winuser.h) - Win32 apps | Microsoft LearnGetAsyncKeyState 函数（winuser.h） - Win32 apps |Microsoft 学习GetAsyncKeyState function (winuser.h) - Win32 apps | Microsoft Learn

将键盘上每个键的虚拟值(vKey)传递给函数，函数通过返回值来分辨按键的状态。

GetAsyncKeyState的返回值时short类型，在上一次调用GetAsyncKeyState函数后，如果返回的16位short型数据中。如果最高位是1，说明按键的状态是按下；如果最高位是0，说明按键的状态是抬起；如果最低位是1，说明按键被按过；如果最低位是0，说明按键没被按过。

所以我们只需要判断返回值最低位是否为1就能知道这个按键是否被按过。

虚拟键值表：虚拟键码 (Winuser.h) - Win32 apps | Microsoft Learn

下面我们实现检测数字键的功能，就是说我按下哪个数字键，就打印出哪个数字：

解释一下，首先，我定义的这个宏 KEY_PRESS(vk) 让得到的虚拟键的反馈值按位与 1 就能知道最后返回值的最后一位是不是1了，也就是说，能够检测到有没有按这键。然后写一个死循环，一直判断这些虚拟键有没有被按过，如果按过，就把它打印出来。

既然我们能够判断数字键有没有被按过，那么我们就能判断上下左右键有没有被按过，我们想监测哪个键就把对应的码值写上去就好了，如此说来，蛇的移动问题就解决了一半了

3. 贪吃蛇游戏设计与分析

3.1 地图

我们最终的贪吃蛇游戏大概是这个样子的，那我们的地图该如何布置呢？

欢迎界面

操作介绍界面

游戏界面

在游戏地图上，我们打印墙体使用宽字符：，打印蛇身使用宽字符：，打印食物使用宽字符：

普通的字符是占一个字节的，但是宽字符占两个字节，而且这些宽字符在视觉效果上也是一个普通字符的二倍

这里简单讲一下C语言的国际化特性相关的知识，过去C语言并不适合非英语国家使用，C语言最初是美国人发明的，他们的语言中就26个字母，所以可能要使用到的字符非常少，但是其他用语言国家就不一定够用了。所以后来为了使C语言国际化，C语言的标准中不断加入了国际化的支持。比如宽字符的类型 wchar_t 和宽字符的输入和输出函数，加入了<locale.h> 头文件，其中提供了允许程序员针对特定地区调整程序行为的函数。